Stormen en extreme weersomstandigheden zijn sterker op het zuidelijk halfrond dan op het noordelijk halfrond. Het zuidelijk halfrond heeft een sterkere straalstroom en extremere weersomstandigheden dan het noordelijk halfrond. Het begrijpen van het relatieve belang van het contrast tussen land en oceaan, inclusief topografie, stralingsprocessen en oceaancirculatie, voor het bepalen van deze asymmetrie is essentieel en kan helpen bij het interpreteren van projecties van toekomstige stormen.
Met behulp van een energetisch perspectief, observaties en simulaties van klimaatmodellen, blijkt uit een nieuwe studie van de University of Chicago biedt een eerste verklaring voor dit fenomeen. Ze vonden twee belangrijke boosdoeners: de oceaancirculatie en de grote bergketens in de oceaan Noordelijk halfrond.
De studie ontdekte ook dat deze stormachtige onevenwichtigheid was toegenomen sinds de jaren tachtig, toen het satelliettijdperk begon. Ze ontdekten dat de stijging kwalitatief in lijn was met de voorspellingen van de klimaatverandering, gemaakt door op fysica gebaseerde modellen.
Lange tijd was er beduidend minder bekend over de weer op het zuidelijk halfrond. De meeste manieren om het weer te observeren waren op het land. Maar met de komst van op satellieten gebaseerde mondiale waarnemingen in de jaren tachtig konden we kwantificeren hoe extreem het verschil was. Het zuidelijk halfrond heeft een sterkere straalstroom en extremere weersomstandigheden.
De gedachten waren gedeeld, maar niemand had een sluitende oorzaak voor deze asymmetrie gevonden. Shaw, Osamu Miyawaki (Ph.D. '22, momenteel verbonden aan het National Center for Atmospheric Research) en Aaron Donohoe van de Universiteit van Washington hadden allemaal theorieën uit eerder onderzoek, maar wilden verder gaan. Dit vereiste het combineren van talloze bewijslijnen uit observaties, theorie en op fysica gebaseerde klimaatsimulaties.
Klimaatwetenschapper Tiffany Shaw van de Universiteit van Chicago zei: “Je kunt de aarde niet in een pot stoppen, dus in plaats daarvan gebruiken we klimaatmodellen die zijn gebaseerd op de wetten van de natuurkunde en voeren we experimenten uit om onze hypothesen te testen.”
Ze pasten een numeriek model toe van klimaat op aarde gebaseerd op fysieke regels om de gegevens te repliceren. Vervolgens maten ze de effecten van de verwijdering van elke variabele, één voor één, op de storm.
Aanvankelijk onderzochten ze topografie als een factor. Er zijn meer bergketens op het noordelijk halfrond, en grote bergketens kunnen de luchtbeweging belemmeren om stormen te verminderen. Sterker nog, toen de wetenschappers alles platlegden berg op aardeverdween ongeveer de helft van het verschil in stormachtigheid tussen de twee hersenhelften.
Het andere deel betrof de circulatie van de oceaan. Water circuleert over de hele wereld als een trage maar krachtige transportband: het daalt neer in het Noordpoolgebied, reist door de oceaanbodem, stijgt op Antarctica, en stroomt dan naar het oppervlak en draagt energie met zich mee. De twee hemisferen hebben nu een energieverschil. De andere helft van de variantie in stormachtigheid verdween toen de wetenschappers probeerden deze lopende band te verwijderen.
Nadat ze de fundamentele vraag hadden beantwoord waarom het zuidelijk halfrond meer stormen ervaart, keken de wetenschappers naar hoe stormachtigheid zich heeft ontwikkeld.
Ze ontdekten dat de storm-asymmetrie in het satelliettijdperk, dat begon in de jaren tachtig, is toegenomen door observaties van voorgaande decennia te analyseren. Dat wil zeggen: terwijl de gemiddelde verandering op het noordelijk halfrond minimaal is geweest, wordt het zuidelijk halfrond zelfs nog stormachtiger.
Variaties in de oceaan hielden verband met veranderingen in stormachtigheid op het zuidelijk halfrond. Ze ontdekten dat het noordelijk halfrond ook een vergelijkbare oceaaninvloed heeft. Toch wordt deze invloed tenietgedaan door de toegenomen zonne-absorptie op het noordelijk halfrond als gevolg van het smelten van sneeuw en zee-ijs.
Als essentiële onafhankelijke controle op de nauwkeurigheid van deze modellen onderzochten de wetenschappers de modellen waarmee werd voorspeld klimaatverandering als onderdeel van het beoordelingsrapport van het Intergouvernementeel Panel over Klimaatverandering en ontdekte dat ze allemaal dezelfde signalen vertoonden: toenemende storm op het zuidelijk halfrond en kleine veranderingen op het noordelijk halfrond.
Wetenschappers bekend, “Het kan verrassend zijn dat zo’n bedrieglijk eenvoudige vraag – waarom het ene halfrond stormachtiger is dan het andere – zo lang onbeantwoord bleef, maar Shaw legde uit dat het vakgebied van de weer- en klimaatfysica relatief jong is vergeleken met veel andere vakgebieden.”
Journal Reference:
- Tiffany A. Shaw et al. Stormachtiger zuidelijk halfrond veroorzaakt door topografie en oceaancirculatie. PNAS DOI: 10.1073 / pnas.2123512119
